一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路及其控制方法与流程

1.本公开涉及高压配电领域，具体而言，涉及一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路、控制方法。


背景技术：

2.变压器是电力系统的关键设备,其绕组中的励磁电流和铁心磁通的关系由磁化特性所决定,铁心越饱和,励磁电流就愈大。励磁电流除了对变压器本身造成破坏,也会使电力系统供电质量变差,甚至引发系统安全事故。
3.现有技术的励磁涌流抑制方式以基于合闸电压相角的控制的选相合闸法实现对变压器励磁涌流抑制，在该方法中，是通过对选项分合闸开关的控制来实现选相合闸法的，在实际应用中，选项分合闸开关控制复杂，成本较高，对控制精度要求较高，且往往由于电压电流检测不准确以及控制延时等问题，不能准确实现对变压器绕组的消磁。
4.因此，需要一种或多种方法解决上述问题。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本公开的目的在于提供一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路、控制方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
7.根据本公开的一个方面，提供一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路包括第一电源、开关模块、变压器、消磁模块、控制模块，其中：
8.所述开关模块的一端与第一电源连接，另一端与变压器原边的一端连接，所述开关模块用于基于预设第一控制信号控制所述开关模块的导通/断开，以实现所述第一电源与变压器的导通/断开；
9.所述变压器的原边的一端与所述开关模块的另一端连接，原边的另一端与所述第一电源的另一端连接，所述变压器的副边与负载连接；
10.所述消磁模块的一端与所述变压器的原边的一端连接，所述消磁模块的另一端与所述变压器的原边的另一端连接，所述消磁模块用于在所述第一电源与变压器断开时基于预设第二控制信号控制所述消磁模块，对所述变压器进行消磁处理；
11.所述控制模块用于基于电路状态及预设参数生成预设第一控制信号、预设第二控制信号。
12.在本公开的一种示例性实施例中，所述电路的开关模块还包括：
13.第一开关，所述第一开关的一端与第一电源连接，另一端与变压器原边的一端连接；
14.晶闸管，所述晶闸管的一端与第一电源连接，另一端与变压器原边的一端连接，所述晶闸管用于在所述第一开关为导通/断开状态时，基于预设第一控制信号控制所述晶闸
管延时导通/断开，以实现所述第一电源与变压器的导通/断开。
15.在本公开的一种示例性实施例中，所述电路的消磁模块还包括：
16.电阻器，所述电阻器的一端与所述变压器的原边的一端连接，另一端与第二开关连接；
17.第二开关，所述第二开关的一端与所述电阻器的另一端连接，所述第二开关的另一端与第二电源连接，所述第二开关用于在所述第一电源与变压器断开时基于预设第二控制信号导通以将所述消磁模块与所述变压器原边并联；
18.第二电源，所述第二电源的一端与所述第二开关的另一端连接，所述第二电源的另一端与所述变压器的原边的另一端连接，所述第二电源用于在所述第二开关导通时，基于所述预设第二控制信号输出预设电压，以实现对所述变压器原边的消磁。
19.在本公开的一个方面，提供一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路控制方法，当变压器为主动断电时，所述方法包括：
20.控制模块控制晶闸管导通，并断开第一开关；
21.基于变压器电压电流计算分闸相位角，并基于所述分闸相位角计算晶闸管断开时刻；
22.基于所述晶闸管断开时刻控制所述开关模块的晶闸管断开。
23.在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
24.导通所述消磁模块的第二开关；
25.基于第二电源输出第一预设电压，并在预设时间内，将所述预设电压线性减小至0，实现对所述变压器原边的消磁。
26.在本公开的一个方面，提供一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路控制方法，当变压器为被动断电时，所述方法还包括：
27.导通所述消磁模块的第二开关；
28.基于第二电源输出第二预设电压，并在预设时间内，将所述预设电压线性减小至0，实现对所述变压器原边的消磁；
29.断开第二开关；
30.基于变压器电压电流计算合闸相位角，并基于所述合闸相位角计算晶闸管导通时刻；
31.基于所述晶闸管导通时刻控制晶闸管导通；
32.导通第一开关，断开晶闸管。
33.在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
34.所述第一开关的控制信号与所述第二开关的控制信号为互斥信号，防止出现第一开关与第二开关同时导通/断开。
35.本公开的示例性实施例中的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路、控制方法，该电路包括第一电源、开关模块、变压器、消磁模块、控制模块，其中：所述消磁模块的一端与所述变压器的原边的一端连接，所述消磁模块的另一端与所述变压器的原边的另一端连接，所述消磁模块用于在所述第一电源与变压器断开时基于预设第二控制信号控制所述消磁模块，对所述变压器进行消磁处理；所述控制模块用于基于电路状态及预设参数生成预设第一控制信号、预设第二控制信号。本公开通过额外的消磁模块对变压器进行可控消磁
处理，无需高精度采集算法即可实现变压器励磁涌流抑制。
36.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
37.通过参照附图来详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
38.图1示出了根据本公开一示例性实施例的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路的电路图；
39.图2示出了根据本公开一示例性实施例的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路的另一个电路图；
40.图3示出了根据本公开一示例性实施例的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制方法的流程图；
41.图4示出了根据本公开一示例性实施例的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制方法的另一个流程图。
具体实施方式
42.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
43.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、电路、控制方法、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
44.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
45.在本示例实施例中，首先提供了一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路；参考图1中所示，该一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路包括第一电源1、开关模块、变压器6、消磁模块、控制模块，其中：
46.所述开关模块的一端与第一电源1连接，另一端与变压器6原边的一端连接，所述开关模块用于基于预设第一控制信号控制所述开关模块的导通/断开，以实现所述第一电源1与变压器6的导通/断开；
47.所述变压器6的原边的一端与所述开关模块的另一端连接，原边的另一端与所述第一电源1的另一端连接，所述变压器6的副边与负载连接；
48.所述消磁模块的一端与所述变压器6的原边的一端连接，所述消磁模块的另一端
与所述变压器6的原边的另一端连接，所述消磁模块用于在所述第一电源1与变压器6断开时基于预设第二控制信号控制所述消磁模块，对所述变压器6进行消磁处理；
49.所述控制模块用于基于电路状态及预设参数生成预设第一控制信号、预设第二控制信号。
50.本公开的示例性实施例中的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路、控制方法，该电路包括第一电源、开关模块、变压器、消磁模块、控制模块，其中：所述消磁模块的一端与所述变压器的原边的一端连接，所述消磁模块的另一端与所述变压器的原边的另一端连接，所述消磁模块用于在所述第一电源与变压器断开时基于预设第二控制信号控制所述消磁模块，对所述变压器进行消磁处理；所述控制模块用于基于电路状态及预设参数生成预设第一控制信号、预设第二控制信号。本公开通过额外的消磁模块对变压器进行可控消磁处理，无需高精度采集算法即可实现变压器励磁涌流抑制。
51.下面，将对本示例实施例中的一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路进行进一步的说明。
52.基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路包括第一电源1、开关模块、变压器6、消磁模块、控制模块，其中：
53.所述开关模块的一端与第一电源1连接，另一端与变压器6原边的一端连接，所述开关模块用于基于预设第一控制信号控制所述开关模块的导通/断开，以实现所述第一电源1与变压器6的导通/断开；
54.所述变压器6的原边的一端与所述开关模块的另一端连接，原边的另一端与所述第一电源1的另一端连接，所述变压器6的副边与负载连接；
55.所述消磁模块的一端与所述变压器6的原边的一端连接，所述消磁模块的另一端与所述变压器6的原边的另一端连接，所述消磁模块用于在所述第一电源1与变压器6断开时基于预设第二控制信号控制所述消磁模块，对所述变压器6进行消磁处理；
56.所述控制模块用于基于电路状态及预设参数生成预设第一控制信号、预设第二控制信号。
57.在本示例的实施例中，如图2所示，所述电路的开关模块还包括：
58.第一开关2，所述第一开关2的一端与第一电源1连接，另一端与变压器6原边的一端连接；
59.晶闸管7，所述晶闸管7的一端与第一电源1连接，另一端与变压器6原边的一端连接，所述晶闸管7用于在所述第一开关2为导通/断开状态时，基于预设第一控制信号控制所述晶闸管7延时导通/断开，以实现所述第一电源1与变压器6的导通/断开。
60.在本示例的实施例中，所述电路的消磁模块还包括：
61.电阻4器，所述电阻4器的一端与所述变压器6的原边的一端连接，另一端与第二开关3连接；
62.第二开关3，所述第二开关3的一端与所述电阻4器的另一端连接，所述第二开关3的另一端与第二电源5连接，所述第二开关3用于在所述第一电源1与变压器6断开时基于预设第二控制信号导通以将所述消磁模块与所述变压器6原边并联；
63.第二电源5，所述第二电源5的一端与所述第二开关3的另一端连接，所述第二电源5的另一端与所述变压器6的原边的另一端连接，所述第二电源5用于在所述第二开关3导通
时，基于所述预设第二控制信号输出预设电压，以实现对所述变压器6原边的消磁。
64.在本示例的实施例中，所述电阻4器为所述变压器6副边所连接的负载的15-25倍的电阻4。
65.此外，在本示例实施例中，还提供了一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路控制方法。参照图3所示，该一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路控制方法，当变压器6为主动断电时，所述方法包括：
66.控制模块控制晶闸管7导通，并断开第一开关2；
67.基于变压器6电压电流计算分闸相位角，并基于所述分闸相位角计算晶闸管7断开时刻；
68.基于所述晶闸管7断开时刻控制所述开关模块的晶闸管断开。
69.在本示例的实施例中，所述方法还包括：
70.导通所述消磁模块的第二开关3；
71.基于第二电源5输出第一预设电压，并在预设时间内，将所述预设电压线性减小至0，实现对所述变压器6原边的消磁。
72.在本示例的实施例中，在变压器6为主动断电时，是可以预知发生的情况，可以采用通过基于合闸电压相角的控制的选相合闸法与消磁模块组合的方式实现对变压器6的消磁，因为基于合闸电压相角的控制的选相合闸法往往由于电压电流检测不准确以及控制延时等问题，不能准确实现对变压器6绕组的消磁，在电路再次使能时，在变压器6中的残磁仍会产生励磁涌流，对电路造成冲击，所以还需在基于合闸电压相角的控制的选相合闸法控制后，通过消磁模块对变压器6进一步消磁。
73.在本示例的实施例中，采用通过基于合闸电压相角的控制的选相合闸法与消磁模块组合的方式实现对变压器6的消磁时，由于基于合闸电压相角的控制的选相合闸法已经消除了大部分的残磁，所以此时的第二电源5只需要选择较小的电压即可完成对变压器6中的残磁进行消磁的效果，具体的，可以选用第一电源1的最大电压的10％作为第二电源5的输出电压，并在预设时间内，如0.5s-1s，将第二电源5的输出电压降到0，即可实现对变压器6中的残磁的消磁。
74.此外，在本示例实施例中，还提供了一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路控制方法。参照图4所示，该一种基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路控制方法，当变压器6为被动断电时，所述方法还包括：
75.导通所述消磁模块的第二开关3；
76.基于第二电源5输出第二预设电压，并在预设时间内，将所述预设电压线性减小至0，实现对所述变压器6原边的消磁；
77.断开第二开关3；
78.基于变压器6电压电流计算合闸相位角，并基于所述合闸相位角计算晶闸管7导通时刻；
79.基于所述晶闸管7导通时刻控制晶闸管7导通；
80.导通第一开关2，断开晶闸管7。
81.在本示例的实施例中，当变压器6为被动断电时，在变压器6的线圈内仍然后大量的残磁，所以此时的第二电源5需要选择较大的电压才能完成对变压器6中的残磁进行消磁
的效果，具体的，可以选用第一电源1的最大电压的110％-120％作为第二电源5的输出电压，并在预设时间内，如0.5s-2s，将第二电源5的输出电压降到0，即可实现对变压器6中的残磁的消磁。
82.在本示例的实施例中，还可以基于变压器6的线圈内残磁实现对第二电源5输出电压的估计，利用磁特性测量装置,测量得到待测磁芯材料不同剩磁下的局部磁滞回线,建立j-a磁滞模型,获得不同剩磁下对应的j-a磁滞模型参数；使用场路耦合方式将削弱磁芯剩磁的等效电路与j-a磁滞模型相结合,通过simulink构建削弱磁芯剩磁的数值仿真模型,获得不同剩磁下对应的t-a磁滞模型参数所对应的数值仿真模型；基于所述仿真模型求解,确定削弱该磁芯剩磁下的第二电源5输出电压幅值。
83.在本示例的实施例中，所述第一开关2的控制信号与所述第二开关3的控制信号为互斥信号，防止出现第一开关2与第二开关3同时导通/断开。
84.在本示例的实施例中，基于剩磁消除的励磁涌流抑制电路通过额外的消磁模块对变压器6进行可控消磁处理，无需高精度采集算法即可实现变压器6励磁涌流抑制，解决了基于合闸电压相角的控制的选相合闸法对控制精度要求过高，且仍会有残磁的问题，进一步提高了对残磁的消磁效果，降低了励磁涌流，实现了对励磁涌流的抑制控制。甚至在一些对电路冲击要求较宽的场合，可以舍弃第一开关2，只采用如图1所示的电路，在每次电路断开后，主动通过消磁模块对变压器6进行消磁处理即可。
85.需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
86.此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
87.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
88.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。